[发明专利]具有电动配件驱动和相关动力共享架构的混合动力电动动力系系统

说明书

混合电动动力系系统包括变速器、发动机、电动配件、初级电机和次级电机以及控制器。电动配件由次级电机响应于配件扭矩需求而供电。发动机和初级电机连接到变速器并且单独或组合地配置，以向变速器提供输入驱动扭矩。次级电机连接到电动配件并满足配件扭矩需求。次级电机和变速器输入构件之间的第一离合器将次级电机连接到输入构件。控制器响应于输出扭矩请求，使用目标代价函数执行动力共享策略，该目标代价函数将发动机扭矩、初级马达扭矩和次级马达扭矩分配给输入构件以满足输出扭矩请求，同时经由次级电机满足配件扭矩需求。

引言

本公开涉及用于各种配置的混合电动动力系的动力共享架构和控制策略。混合电动动力系使用多个不同的扭矩源来产生驱动扭矩并将驱动扭矩传递到联接负载。例如，内燃发动机和电牵引马达可以向行星变速器提供输入扭矩，其中变速器的输出构件联接到从动负载。可以实时分配发动机扭矩和马达扭矩以满足操作者请求的或自主请求的输出扭矩水平。混合电动动力系还可以包括空调压缩机和经由直流电压总线上的主推进电池组供电的各种其他高压配件。相对于仅依赖于化石燃料的燃烧的推进系统，混合电动动力系可以改善燃料经济性和输出扭矩响应。

发明内容

本文公开了混合电动动力系系统和相关的动力共享控制策略。在各种实施例中，动力系系统包括驱动轴，该驱动轴联接到从动负载，例如机动车辆的成组的车轮，其中经由行星齿轮变速器进行联接。动力系系统还包括初级和次级电机、电机供电的机械配件(“电动配件”)、至少一个离合器和控制器。初级电机向动力系系统的传动系提供马达扭矩用于为从系统的传动系提供发动机扭矩用于为从动负载动负载供电。作为其在所公开的动力系系统中的核心功能，次级电机以足以为电动配件供电的水平提供配件/次级马达扭矩。动力系系统还可以包括内燃发动机，其单独地或与初级电机结合、向变速器提供输入扭矩。因此，“主要”和“初级”仅指提供传动系扭矩，而术语“次级”指的是在需要时选择性地提供补充传动系扭矩，直到达到满足电动配件的扭矩要求之后可用的水平。

如下面进一步详细描述的，控制器通过选择性地将次级电机连接到传动系以选择性地实施上述动力共享策略，以便增加输入扭矩。因此，将到变速器的输入扭矩实时确定作为(1)可用时的发动机扭矩，和(2)初级和次级马达扭矩，(3)所需的配件扭矩或配件负载量的函数。经由标代价函数确定从发动机和电机到传动系的扭矩的实时分配。代价函数的目标可以由操作员选择或预编程。例如，目标可以是燃料经济性的最大化，或者目标可以是电池电力或寿命的延长。根据整个系统运行状态，每台电机可以输出正、负或零马达扭矩。

根据示例性实施例的混合电动动力系系统包括变速器、内燃发动机、电动配件、初级和次级电机以及控制器。变速器包括输入构件和输出构件，其中后者连接到负载，例如驱动轮。电动配件响应于配件扭矩需求经由次级马达扭矩供电。发动机和初级电机连接到输入构件并且单独或组合地配置，以向输入构件提供输入驱动扭矩。次级电机连接到电动配件并经由次级马达扭矩满足配件扭矩需求。第一离合器在关闭时连接次级电机和输入构件。

响应于输出扭矩请求，控制器被配置为使用目标代价函数来执行动力共享策略。代价函数将发动机扭矩、初级马达扭矩和次级马达扭矩的相应贡献分配给输入构件以满足输出扭矩请求，并且同时经由次级电机满足配件扭矩需求。

电动配件可以体现为空调压缩机。

当第一离合器关闭时，第一环形驱动构件可用于经由第一离合器将次级电机连接到输入构件。初级电机可以经由这样的第一环形驱动构件连续地连接到输入构件。

第二离合器可设置在发动机和输入构件之间。

在这种实施例中的第二环形驱动构件连续地连接到初级电机并且经由第二离合器选择性地连接到内燃机。第三离合器选择性地将第一环形驱动构件和次级电机连接到发动机。当处于关闭状态时，第二环形驱动构件和第二离合器可用于将发动机连接到第一环形驱动构件。

控制器可以经由离合器控制信号打开第一离合器，并且响应于内燃发动机处于关闭状态，经由次级电机为电动配件供电。